As plantas de geração, cada vez mais comuns em função do crescimento da energia solar fotovoltaica, são compostas pelos sistemas elétricos de baixa, média e alta tensão.

Enquanto o setor de baixa tensão compreende o campo onde a energia é gerada através dos módulos de potência, o setor de média tensão engloba os equipamentos que vão desde o centro de transformação interno até o transformador elevador para alta tensão. O setor de alta tensão, por sua vez, engloba o transformador e a subestação elevadora (SE) de uso particular da planta.

Nesse artigo vamos abordar em detalhe a subestação elevadora: seu funcionamento, aspectos técnicos e as formas como pode ser feita sua conexão à concessionária.

As funções de uma Subestação Elevadora

Uma subestação elétrica elevadora tem como função primária garantir o envio de energia de qualidade ao sistema supridor de maneira instantânea. Para isso, ela deve atendera requisitos de confiabilidade, disponibilidade, flexibilidade, segurança, operacionalidade, suportabilidade a efeitos sistêmicos e rapidez para restabelecer o fornecimento.

Além disso, a subestação deve ainda atender às seguintes finalidades:

• Coletar a energia gerada na instalação interna;
• Medir tanto a energia produzida por cada unidade geradora quanto a gerada por todas as unidades em conjunto;
• Monitorar as grandezas elétricas visando medição, controle, supervisão e proteção.
• Elevar a tensão para permitir a transferência da energia gerada para o sistema elétrico da concessionária através de linhas de transmissão de média, alta ou extra alta tensão.

Como há necessidade de instalar subestações nos mais diversos ambientes, o mercado desenvolveu soluções que permitem que isso possa ser feito em ambiente urbano ou rural, enclausurado ou ao ar livre e ainda em grandes altitudes, dentre muitas outras possibilidades.

O pátio de média tensão

As subestações elevadoras tem setores de média tensão cuja construção pode se dar de diversas formas: pode ser tanto ao tempo quanto abrigada, nesse caso podendo ser feita por eletrocentros, construções de alvenaria ou ainda por uma combinação destas.

O pátio de alta tensão

As subestações elevadoras têm também um pátio de alta tensão que, no geral, podem ir de 69 a 138 kV, para potências da ordem de 30 a 150MW. Há casos, no entanto, em que as tensões podem ser mais elevadas e ir de 230 kV até500KV em função de geração, no caso, por exemplo, para potências superiores a 150MW.

Um fator relevante a ser considerado é a isolação dos equipamentos, que podem ser isolados a ar, blindados ou híbridos. A isolação é determinante na área utilizada e consequentemente no custo total da instalação, devendo por isso ser pensada com cuidado. Há, inclusive, a possibilidade de aplicar equipamentos com tipos de isolação diferentes na mesma subestação.

Um aspecto que muda com a classe de distribuição é a topologia: SEs de69 a 138 kV, por exemplo, têm uma topologia mais simples, devendo atender aos requisitos da distribuidora acessada. Nesses casos, a topologia em barra simples acaba sendo a mais usual. Já para a SEs elevadoras  acima de 230 kV a topologia deverá atender requisitos de procedimentos de rede do ONS. Nesses casos não são aceitos arranjos simples, e a topologia pode ir de barra dupla até disjuntor e meio.

Outros aspectos

A operação de todo este sistema, que deve atender  funções de controle, proteção, supervisão e medição, prevê um sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC61850. Esses sistemas demandam especialistas para sua concepção, manutenção eoperação, e necessitam de equipamentos específicos como relés, CLPs, Switchs, GPSs, servidores, medidores, sistemas supervisórios, fibra óptica ou ainda outros dependendo do caso. Toda esta estrutura envolve equipamentos de alta, média e baixa tensão, além de artefatos de automação e sistemas auxiliares como baterias e No-Breaks.

Conexão à concessionária

Em relação as formas de conexão a uma concessionária, existem, basicamente, duas configurações:

• Conexão Radial: construção de linha de alta tensão (denominada de interesse restrito) somada a um bay de uma subestação de concessionária (transmissora ou distribuidora), sendo que o bay deve seguir os padrões da concessionária, o que envolve equipamentos e sistemas de proteção e telecomunicações;
• Conexão através de seccionamento: construção de uma subestação de seccionamento para uma linha de alta tensão, a ser transferida para a concessionária proprietária da linha e seguindo os padrões desta, com todos os custos bancados pelo investidor.

Além do atendimento as exigências regulatórias dos concessionarias, há diversos fatores adicionais relacionados à conexão, tais como:

• Liberações ambientais;
• Aquisições de terrenos ou direito de passagem para as linhas;
• Atendimento às exigências regulatórias das concessionarias;
• Mapeamento dos SMFs (Sistema de Medição de Faturamento);
• Topologia da subestação atendendo as exigências das concessionárias;
• Sistemas de controle, proteção, supervisão e medição
• Sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC 61850,  DNP3 ou outros

Conclusão

Uma série de exigências devem ser observadas a fim de obter aprovação para interligar ao sistema de geração, sendo o ponto de conexão decisivo para avaliar quais requisitos devem ser atendidos na concepção da SE elevadora.

O projeto da subestação elétrica de conexão deve atender às exigências técnicas da concessionária, bem como as definidas nos módulos dos Procedimentos de Rede e PRODIST quanto aos aspectos de topologia da subestação, requisitos para equipamentos, sistema de medição, sistemas de proteção, controle, supervisão e telecomunicações.

Com o devido cuidado e a assessoria de bons profissionais, no entanto, um sistema de geração pode propiciar economia considerável a uma indústria, além de ser uma escolha mais sustentável, o que denota responsabilidade com o futuro do planeta e de todos nós.